Wärmepumpe, Leistungszahl und Jahresarbeitszahl

Darum geht es

Formeln

Leistungszahl

$\text{COP}=\frac{{\dot{Q}}_{\text{WP}}}{P_{\text{el}}}$

${\dot{Q}}_{\text{WP}}$ Heizleistung in kW, $P_{\text{el}}$ elektrische Leistungsaufnahme in kW

Jahresarbeitszahl

$\beta =\frac{Q_{\text{a}}}{W_{\text{el,a}}}$

$\beta$ (JAZ) ohne Einheit, $Q_{\text{a}}$ abgegebene Wärme im Jahr in kWh, $W_{\text{el,a}}$ Stromverbrauch im Jahr in kWh

Energiebilanz

${\dot{Q}}_{\text{WP}}={\dot{Q}}_{\text{0}}+P_{\text{el}}$

${\dot{Q}}_{\text{0}}$ aus der Umwelt aufgenommene Leistung in kW, $P_{\text{el}}$ elektrische Leistung in kW

Carnot-Leistungszahl

${\epsilon }_{\text{C}}=\frac{T_{\text{warm}}}{T_{\text{warm}}-T_{\text{kalt}}}$

$T_{\text{warm}}$ Temperatur der Wärmesenke, $T_{\text{kalt}}$ Temperatur der Wärmequelle, beide in Kelvin

Typische Fehler in der Prüfung

• In der Carnot-Formel mit °C statt mit Kelvin gerechnet.
• COP und JAZ gleichgesetzt.
• Bauteile des Kältekreises in falscher Reihenfolge, etwa Verflüssiger vor Verdichter.
• Den Strom als Teil der abgegebenen Wärme vergessen und die Umweltwärme zu groß angesetzt.

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Tipps aus der Werkstatt

• Leistungszahl COP = Q̇Heiz / Pel in einem Betriebspunkt, zum Beispiel A2/W35 (2 °C Außenluft, 35 °C Vorlauf). Die Jahresarbeitszahl JAZ ist dasselbe Verhältnis über ein ganzes Jahr und entscheidet über die Stromkosten.
• Je kleiner der Temperaturhub, desto besser: εmax = Twarm / (Twarm − Tkalt) in Kelvin. Darum passt die Wärmepumpe zu Flächenheizungen mit niedrigem Vorlauf. Faustregel: 1 K weniger Vorlauf spart etwa 2 bis 2,5 % Strom.
• Umweltwärme = Heizwärme − Strom. Bei COP 4 kommen 75 % der Wärme aus Luft, Erde oder Wasser und 25 % aus der Steckdose.